Sebbene molte persone abbiano sostenuto che l'aumento dei livelli di anidride carbonica andrebbe a beneficio della produzione agricola, un recente modello degli effetti dell'aumento di CO2 mostra che non è così semplice e che livelli elevati potrebbero avere un effetto molto meno positivo sulla fotosintesi delle piante rispetto a quanto previsto in precedenza.

I ricercatori della Purdue University hanno testato gli effetti dell'aumento di CO2 e delle temperature più calde sull'uso dell'acqua delle piante. Sebbene l'aumento dell'anidride carbonica e le temperature più calde generalmente migliorino la fotosintesi, in questi esperimenti i ricercatori hanno scoperto che i pori delle foglie delle piante, noto come stomi, si prevedeva che si restringesse in queste condizioni, riducendo la quantità di umidità rilasciata dalle piante nell'aria.

Sebbene questo cambiamento possa significare che alcune piante sono più efficienti nel loro uso dell'acqua in alcune regioni aride, nel complesso questo cambiamento nella fisiologia vegetale avrà i suoi effetti climatici, con conseguente diminuzione delle precipitazioni in alcune regioni, danneggiando le piante e i raccolti, dice Qianlai Zhuang, professore di scienze della terra e dell'atmosfera.

"Questo studio rivela che mentre l'aumento dell'anidride carbonica atmosferica può rafforzare direttamente l'assorbimento di CO2 da parte delle piante, può anche ridurre la traspirazione delle piante, influenzare i modelli globali delle precipitazioni, e aumentare il riscaldamento a livello locale, " lui dice.

La ricerca è stata pubblicata in un recente numero di Lettere di ricerca geofisica . Zhu, studente laureato di Zhuang, è l'autore principale del documento.

Lisa Welp, assistente professore di biogeochimica nel Dipartimento della Terra di Purdue, Atmosferico, e Scienze Planetarie, e un coautore sul documento, dice che in molti ecosistemi terrestri, le precipitazioni provengono dall'acqua riciclata nell'atmosfera dalle piante sopravento, influenzando sia le precipitazioni che le temperature.

"Il ruolo che la vegetazione terrestre svolge nel riciclaggio delle precipitazioni sul terreno è spesso semplificato o trascurato, ma è un attore chiave nel determinare i modelli regionali di precipitazione e, perciò, produttività negli ecosistemi con acqua limitata, " Welp dice. "Se alcune piante riducono il loro trasferimento di acqua nell'atmosfera riducendo i tassi di traspirazione, ciò si traduce in un calo regionale delle precipitazioni. Si traduce anche in un riscaldamento locale perché l'evaporazione dell'acqua dalle foglie delle piante agisce come un condizionatore d'aria, mantenendo le temperature di superficie più fresche."

Globale, l'effetto è abbastanza forte che non vi è alcun aumento netto della produzione agricola globale, dice Zhuang. Infatti, man mano che l'anidride carbonica aumenta a livello globale, la modellazione ha mostrato che la vita vegetale nella maggior parte delle regioni del mondo soffre notevolmente a causa dell'aumento delle temperature e della diminuzione delle precipitazioni.

"Non puoi considerare un solo effetto da solo, come la fotosintesi, e determinare come influenzerà la produzione agricola globale, " Dice Zhuang. "Ci sono effetti sia diretti che indiretti, ed entrambi dovrebbero essere considerati."

L'anidride carbonica atmosferica è aumentata da 280 parti per milione prima dell'era industriale, iniziata alla fine del 1700, al livello attuale superiore a 400 parti per milione.

Zhuang e lo studente laureato Peng Zhu hanno ideato sei esperimenti modello utilizzando dati climatici storici dal 1850 al 2011. Hanno scoperto che sebbene alcune aree avrebbero visto una migliore crescita delle piante, comprese parti del Canada, la maggior parte del Madagascar, e la punta meridionale dell'India - altre regioni del pianeta ne soffrirebbero.

"Questo studio indica che l'effetto netto della fertilizzazione con CO2 sarà sovrastimato a meno che non si tenga conto degli effetti di feedback clima- vegetazione, " dice Zhu.